Kesetimbangan Biomassa yang Ramah Lingkungan

Tabel 9 Beberapa termodinamika kimia dalam proses pirolisis No Bahan baku Kondisi proses Hasil Termodinamika Referensi 1. Limbah kinyak kelapa sawit 2 kode sandi HSC untuk termodinamika dan PSR untuk simulasi kinetik Produk gas : H 2 . CO 2 . CO. CH 4 dan Hidrokarbon Prediksi produk gas dengan simulasi reaksi pirolisis dan termodinamika Dong et al. 2005. 2. Batu bara dan asetilena Nilai ratio atom HC = 2 Energi bebas Gibbs minimun pada kompoisis C- H-O-N-S yang setimbang Studi termodinamika untuk pembentukan asetilena dalam pirolisis Bao et al. 2009. 3 Serbuk kayu pinus Nitrogen pada 371-871⁰ C Energi bebas Gibss minimun pada suhu tinggi Analisis produk dan simulasi termodinamika bimassa Zhang et al. 2007. 4. Sampah kota dan limbah industri. Pirolisis 2 tahap dan gasifikasi 3 tahap Rendemen metanol dan Syngas. Kandungan H meningkat dalam Syngas dengan 3 tahap lebih tinggi daripada 2 tahap Paulucci et al 2010.

2.8. Kesetimbangan Biomassa yang Ramah Lingkungan

Teknologi pembuatan arang kayu dengan kiln drum adalah suatu metoda pembuatan arang yang murah dan ramah lingkungan serta sederhana tetapi dapat menghasilkan rendemen dan kualitas arang kayu yang tinggi. Teknologi ini dapat diterapkan pada industri rumah tangga di pedesaan karena bahan kontruksinya drum bekas mudah diperoleh dengan harga relatif murah. Selain itu kontruksi tungku dan operasi pengolahannya mudah dilakukan oleh siapa saja yang berminat. Pada penelitian ini dengan menggunakan kiln drum dan bahan baku campuran kayu dengan berat 60 kg diperoleh rendemen arang 18.54 dengan lama pengarangan selama 6 jam dengan kecepatan 10 kgjam Gambar 7. Rendemen arang ini lebih rendah bila dibandingkan dengan rendemen arang tempurung kelapa hidrida 36.04 Nurhayati et al. 1997. a b Gambar 7 Cara pembuatan arang dengan cara kiln drum a pembakaran dengan memakai sunkup agar supaya dapat menampung destilat asap cair b. Arang yang dihasilkan, sedangkan asap cair terus naik ke atmosfer dalam bentuk gas CO, CO 2 ,CH 4 dan lain. Selain itu arang yang dibuat masyarakat dan perusahaan menghasilkan rendemen antara 20-25, yang berarti sebanyak 75-80 terbuang dalam bentuk gas seperti CO 2 , CO, dan CH 4 yang dapat berperan pada pemanasan global. Dalam rangka meminimalkan emisi tersebut telah dilakukan penelitian dengan tujuan untuk meningkatkan rendemen arang dan mengkondensasi cairan destilat yang bermanfaat Pari 2010. Teknologi tepat guna hasil penelitian yang ramah lingkungan yang dapat dikembangkan adalah teknologi ‘two in one” yaitu teknologi produk arang yang terpadu dengan produk destilat dalam satu proses. Model teknologi ini memadai untuk dikembangkan dengan pertimbangan bahwa bahan baku dan peralatan dari komponen lokal, tersedia dan mudah didapat dengan harga relatif terjangkau, kapasitas produksi dapat beragam dan disesuaikan dengan kemampuan. Indonesia telah lama diketahui sebagai produsen arang baik untuk keperluan domestik maupun ekspor. Di pasar dunia, tercatat Indonesia termasuk satu dari lima negara pengekspor arang terbesar di dunia yaitu China, Malaysia, Afrika Selatan dan Argentina. Tercatat tahun 2000, Indonesia mengekspor arang sebanyak 29.867.000 Kg yang terdiri atas arang tempurung kelapa 15.96, arang bakau 22.31 dan arang kayu 61.73 BPS 2002. Produksi arang kualitas ekspor di Indonesia pada umumnya berupa usaha kecil dan menengah UMKM dengan teknik dan proses yang beragam sehingga mutu arang yang dihasilkan juga beragam. Arang sebagai sumber energi masih digunakan walau cakupannya masih lebih terbatas. Arang sebagai pemanas alat seterika sudah tidak umum dipakai tetapi untuk membuat makanan yang dipanggang masih digunakan. Bahan dengan kandungan selulosa yang tinggi, menarik untuk dicermati. Serbuk gergaji sengon memilki kadar holoselulosa 70 dan lignin 30. Serbuk gergaji sengon ini ketersediaannya berlimpah sehingga pasokannya terjamin, berkesinambungan dan pengolahannya dapat meningkatkan program pemerintah tanpa limbah ramah lingkungan. Arang aktif dari serbuk sengon yang dibuat secara sederhana Pari 2010, ternyata memenuhi standar Amerika sehingga dapat dipakai untuk menjernihkan air dan menarik logam, terutama besi Fe. Dalam proses penjernihan air, arang aktif selalu mengabsorpsi logam seperti besi, tembaga, nikel, juga dapat menghilangkan bau, warna dan rasa yang terdapat dalam larutan atau buangan air. Arang merupakan salah satu sumber energi penting di beberapa negara berkembang. Selain itu, arang juga memiliki fungsi yang efektif untuk fiksasi dan inaktivasi karbon di atmosfer serta konservasi lingkungan, sebagai kondisioner tanah atau perangsang pertumbuhan tanaman. Teknik aplikasi arang dapat dikembangkan untuk memperbaiki kondisi tanah pada pembangunan hutan tanaman serta menjadi alternatif pada kegiatan perladangan berpindah Biomassa didefinisikan suatu bahan hidrokarbon yang terdiri atas karbon, hidrokarbon, oksigen, nitrogen dan beberapa komponen lain dalam jumlah kecil termasuk kayu dan limbah bahan organik Tsamba et al. 2006. Pirolisis biomassa menghasilkan 60 karbon organik dan 10 karbon aktif Hasan 2002. Biomassa umumnya dinyatakan dengan satuan berat kering dry weight yang terutama tersusun dari senyawa karbohidrat yang terdiri atas unsur karbon C, hidrogen H, dan oksigen O yang dihasilkan dari proses fotosintesis tanaman. Biomassa dapat digunakan sebagai dasar dalam perhitungan kegiatan pengelolaan hutan, karena hutan dapat dianggap sebagai sumber karbon. Potensi biomassa dipengaruhi oleh faktor iklim seperti curah hujan, umur tegakan, sejarah perkembangan vegetasi, komposisi dan struktur tegakan. Sedangkan karbon merupakan suatu unsur yang diserap dari atmosfer melalui proses fotosintesis dan dapat disimpan dalam bentuk biomassa. Tingkat penyerapan karbon terdapat dari biomassanya serbuk kayu dan bambu. Produk hasil kayu dan bambu yang nantinya diemisikan untuk jangka panjang. Pirolisis biomassa menghasilkan rendemen metanol, yang berasal dari kelompok metoksil yaitu asam uranic dan metil ester dan dekomposisi lain dari bahan tanaman. Senyawa asam asetat yang berasal dari kelompok asetil pada hemiselulosa Demirbas Balat 2007. Pirolisis biomassa menghasilkan kandungan karbon sebesar 50 dibanding jumlah hasil pembakaran sebesar 3 dan dekomposisi biologis sebesar 10-20 setelah 5-10 tahun. Kandungan karbon yang hilang dapat digunakan untuk produksi energi dan bahan bakar. Hal ini dapat meningkatkan kesuburan tanah saat menghasilkan reduksi emisi karbon Lehmann et al. 2006. Penggunaan residu biomassa 368.000 tontahun akan menghasilkan emisi 230.000 ton CO 2 tahun dan menyediakan pekerjaan untuk sekitar 2600 orang Okimori 2006. Potensi bioarang untuk meningkatkan sequestrasi karbon tanah melalui pembentukan macro-aggregate dan produksi glomalin Day et al. 2005. Siklus karbon merupakan suatu siklus biogeokimia yang dalam hal ini karbon dipertukarkan antara biosfer, geosfer, hidrosfer dan atmosfer bumi. Pada siklus tersebut terdapat berbagai simpanan dari karbon dan proses-proses yang merubah simpanan karbon. Siklus karbon ini diawali dari terjadinya transfer energi matahari ke sistem biologis dan akhirnya geosfer dan atmosfer sebagai karbon fosil dan bahan bakar fosil organik atau karbon biologis CH 2 O, mengandung molekul-molekul dengan energi tinggi yang dapat bereaksi dengan molekul oksigen menghasilkan kembali CO 2 dan energi Manahan 2007. Hal ini dapat terjadi secara biokimia dalam organisme melalui respirasi aerob sebagai berikut : [CH 2 O] + O 2 CO 2 + H 2 O 39 atau dapat juga terjadi bila kayu atau bambu dibakar akan menghasilkan komponen kimia yang mengandung hemiselulosa, selulosa dan lignin dengan energi tinggi pada kondisi suhu pembakaran yang tinggi akan bereaksi dengan molekul oksigen menghasilkan kembali CO 2 dan energi. Fiksasi karbon organik oleh mikroorganisme melalui proses biokimia terhadap limbah kayu dan bambu. Siklus karbon biomassa melalui proses fotosintesis dan energi untuk pertumbuhan tanaman dapat dilihat pada Gambar 8. Gambar 8 Siklus karbon biomassa melalui proses fotosintesis dan energi untuk pertumbuhan tanaman Tenembaum 2009. Salah satu aplikasi pirolisis biomassa menghasilkan arang sebagai bioarang dapat menciptakan peluang kerja dan meningkatkan pendapatan masyarakat di pedesaan. Penggunaan bioarang digunakan sebagai suplemen tanah, serta mengurangi atau menghilangkan pembelian pupuk dan sequester CO 2 atmosfer. Bioarang dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi dan pendapatan rumah tangga petani. Ketersediaan bioarang mampu menurunkan ketergantungan pertanian terhadap produk berbasis minyak dan gas alam melalui produksi energi regional dengan harga bersaing Lehmann et al. 2006.

III. METODE PENELITIAN 3.1. Waktu dan Lokasi Penelitian